何金新

(陜西建工集團設備安裝工程有限公司 710068 西安)

    隨著現(xiàn)代建筑的功能日趨復雜，品質不斷提高，科技更為彰顯人性化的理念，對電氣集控系統(tǒng)的功能提出了更高的要求，采用傳統(tǒng)的繼電器控制回路和布線方式，往往需要敷設大量的導線及元器件，最終導致較為復雜的電氣系統(tǒng)。特別突出的影響了系統(tǒng)的可靠性、易用性，給日后的維護、管理等工作帶來諸多不便。因此，在這種時代科技進步的潮流下，各類總線控制系統(tǒng)應運而生，促使傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)轉向更加智能、更為靈活集控方式。EIB智能控制系統(tǒng)作為歐洲電氣行業(yè)總線控制標準，僅利用一條雙絞線與前端模塊作為控制體，從而輕松實現(xiàn)控制目的。該控制系統(tǒng)通過網(wǎng)橋與接口以及本身網(wǎng)絡協(xié)議的開放性能夠與其他的系統(tǒng)集成互聯(lián)，如集照明、門禁、調光、百葉窗、場景控制、用電負荷控制、安保、供熱等系統(tǒng)總線控制于一體，一般的BAS如Johnson、Honeywell等都與EIB系統(tǒng)兼容，系統(tǒng)提供與其他自動化設備相連的如下接口：干簧繼電器、RS232、RS485、DMX512,針對BAS系統(tǒng)提供一個插入BAS程序中的Activex控制軟件來實現(xiàn)，完成無縫連接，從而成為一個實用的、完整的總線控制系統(tǒng)。同時，可依據(jù)外部環(huán)境的變化自動調節(jié)總線中設備的狀態(tài)，達到安全、節(jié)能、人性化的效果，并能在今后的使用中根據(jù)用戶的要求增加或修改系統(tǒng)的功能，該系統(tǒng)擴展時僅需增加模塊并用數(shù)據(jù)線接入已有網(wǎng)絡即可，真正成為靈活的電氣控制系統(tǒng)，這是傳統(tǒng)的電纜敷設方式所望塵莫及的。可以說EIB集控系統(tǒng)是源于經(jīng)典的自控閉環(huán)控制理論，卻遠遠優(yōu)越與它，前者控制模式一旦形成，需要更改則比較困難，而后者把所有問題的焦點都歸根為程序的變換，從而衍生出多種優(yōu)秀的控制方式。

 

    目前，EIB系統(tǒng)已被成功地運用于各種功能的建筑當中，如工廠、會展中心、酒店、辦公樓、大型超市、機場、醫(yī)院、別墅等。ABB的EIB系統(tǒng)既是一個面向使用者、體現(xiàn)個性的系統(tǒng)，又是一個面向管理者的系統(tǒng)，使用者可根據(jù)個人的喜好任意修改系統(tǒng)的功能，達到自己所需要的效果，并可通過操作傳感器(如按鈕開關等)來控制系統(tǒng)的動作；另一方面，ABB的EIB系統(tǒng)還提供WINSWITCH軟件平臺，管理者(如物業(yè)中心、大樓管理中心、車庫管理處等)將安裝此套軟件的計算機聯(lián)接至EIB系統(tǒng)即可對EIB系統(tǒng)進行控制并進行管理，從而達到集中管理的功能。

 

    智能化已經(jīng)涵蓋了從空調系統(tǒng)、消防系統(tǒng)到安全防范系統(tǒng)以及完善的計算機網(wǎng)絡和通信系統(tǒng)。但是長期以來，智能照明在國內(nèi)一直被忽視，大多數(shù)建筑物仍然沿用傳統(tǒng)的照明控制方式，部分智能大廈采用樓宇自控（BA）系統(tǒng)來監(jiān)控照明，但也只能實現(xiàn)簡單的區(qū)域照明和定時開關功能。相比之下，智能照明系統(tǒng)體現(xiàn)出強大的優(yōu)越性，它在智能建筑中的應用越來越廣泛。具體應用效果如下：

 

    (1)實現(xiàn)照明控制智能化。通過合理管理如定時控制、光感控制的結合，在需要的時候將需要的區(qū)域照明通過智能開關的方式將燈光控制到合適的照度。

    (2)改善工作環(huán)境，提高工作效率并把建筑的功能發(fā)揮到極致。智能照明系統(tǒng)中的可調光電子鎮(zhèn)流器則工作在很高頻率（40～70kHz）,不僅克服了頻閃，而且消除了起輝時的亮度不穩(wěn)定，在為人們提供健康、舒適環(huán)境的同時，也提高了工作效率；同時在某些重要區(qū)域通過調光方式和場景預設置功能產(chǎn)生各種燈光效果，營造不同的燈光環(huán)境氛圍，從而達到把建筑的功能效果發(fā)揮自極致甚自說是完美的地步。

    (3)可觀的節(jié)能效果。智能照明控制系統(tǒng)使用了先進的電力電子技術，能對大多數(shù)燈具（包括白熾燈、日光燈，配以特殊鎮(zhèn)流器的鈉燈、水銀燈、霓虹燈等）進行智能調光。當室外光較強時，室內(nèi)照度自動調暗，室外光較弱時，室內(nèi)照度則自動調亮，使室內(nèi)的照度始終保持在恒定值附近，從而能夠充分利用自然光實現(xiàn)節(jié)能的目的。

    (4)提高管理水平，減少維護費用。

 

    3.1I-BUS系統(tǒng)是一個基于開放式的總線標準EIB/KNX，此系統(tǒng)具備開放性，兼容性，穩(wěn)定性及安全性等特點，同時具備強大的可擴展性及操作等簡單的優(yōu)勢。

    3.2系統(tǒng)工作原理如下圖1所示

（圖1）

    3.3系統(tǒng)元件分為三類：1.傳感器，2.驅動器，3.系統(tǒng)  元件。此三類元件除電源模塊外大部分均內(nèi)置處理器及存儲器，通過一根I-BUS總線電纜連接起來，每個模塊通過唯一的物理地址與其它模塊相區(qū)別，經(jīng)過編程后的組地址設定各種功能，傳感器送出組地址信號通過驅動器判斷做出相應的動作。其總的系統(tǒng)分布式控制如（圖2）

 （圖2）4.I-BUS智能照明控制系統(tǒng)在中共陜西省委綜合樓中的應用

    4.1工程概況:中共陜西省委綜合樓總建筑面積約72000㎡，本文主要對涉及i-bus系統(tǒng)使用的公共區(qū)域(走廊、大廳、多功能廳、會議室、報告廳、地下車庫等)進行論述。

    4.2主要實現(xiàn)功能

    4.2.1本系統(tǒng)可實現(xiàn)單回路獨立控制和任意回路組合控制。

    4.2.2實現(xiàn)周時間編程自動設定，自動控制相應照明回路的開或關。可根據(jù)不同工作時間段內(nèi)的不同場景控制要求，進行場景自動變換。

    4.2.3通過人機界面實現(xiàn)電腦的遠程控制功能，并能實時反映現(xiàn)場所有照明設備的工作狀態(tài)。

    4.2.4實現(xiàn)工作人員在特殊情況下進行面板控制開 啟燈路組合。該面板還設置了自鎖功能，避免非工作人員的誤操作。

    4.3．系統(tǒng)設備特點與優(yōu)勢

    4.3.1雙值輸出驅動模塊、調光模塊      

（圖3）

    驅動器（圖3）每一回路均可獨立控制或組合控制。驅動器均為35mm標準DIN導軌安裝，體積小、安裝方便，維護簡便。安裝時只需要在原有照明配電箱內(nèi)加裝一條與安裝微型斷路器同等長度的35mm的DIN導軌即可滿足安裝要求，無需另行增加控制柜。驅動器的驅動負載容量為交流220V，16A。 不需要加裝接觸器即可實現(xiàn)對照明燈具的控制。同時，由于操作人員不必在配電箱內(nèi)直接操作，從而降低了操作人員的用電危險。     

                                                                                          

    驅動器本身具有應急照明系統(tǒng)控制功能。通過軟件設置，當市電斷電時，控制模塊可自動打開應急照明回路，當市電恢復時，相應應急照明回路關閉。系統(tǒng)無需再增加應急照明與正常照明切換控制系統(tǒng)。在多功能廳、會議室、報告廳等場所增加了調光模塊如（圖4），可以根據(jù)省委各部門的會議模式需要，變換為報告模式、演講模式、視頻會議模式、小型演出模式等，以上均可由集控系統(tǒng)輕松而又完美的實現(xiàn)。

（圖4）

 

    4.3.2五聯(lián)智能控制面板

    為方便工作人員能現(xiàn)場對各層公共區(qū)域照明回路進行控制，系統(tǒng)配置了智能控制面板（圖5）。控制面板采用標準86盒安裝，通過總線耦合器與控制總線連接。                      

 （圖5）  

    控制面板分別安裝于各層的消防應急通道入口處，每層4個，共56個。各控制面板均可通過程序設定，控制任何一組或一個照明回路，每一控制面板共可控制10種場景。由于現(xiàn)場為辦公場所，故將場景設置為不同公共區(qū)域的照明模式。如每日上班前、下班后，保潔人員對樓內(nèi)進行清潔時，就不必將公共照明系統(tǒng)全部開啟，只需要將需要打掃衛(wèi)生的區(qū)域照明開啟。為防止非工作人員的誤操作，此次選配的控制面板帶有自鎖功能，工作人員可現(xiàn)場進行鎖定和解鎖，也可通過中央工作站進行鎖定和解鎖。

 

    4.3.3移動探測器、光敏探測器     

（圖6）

    設置在地下車庫的傳感器，按照系統(tǒng)設置的時間投入工作，根據(jù)人員及車輛的出人情況，自動的開閉相應區(qū)域的照明設備，在保證照度的基礎上，最大限度的節(jié)約電能。由于車庫為非辦公場所，地下車庫的使用高峰為上下班時段，此時段整個地下車庫照明系統(tǒng)全面開啟；在上班時間，地下車庫僅開啟車道上空照明，基本滿足行車、行人對照度的基本要求；在夜間，由于地下車庫僅有少量車輛出入，移動探測器的使用可有效的降低了地下車庫照明能耗。探測器的設置基本實現(xiàn)了無盲區(qū)設置。在其探測范圍以內(nèi)，只要移動傳感器探測到運動的物體，就會打開其相應的區(qū)域的照明燈具，并在5分鐘后關閉，這種燈具的控制裝置節(jié)約能源且方便車主。

 

    在二樓的大門廳及三層通廳內(nèi)設計了光敏探測器，該控制模式取I-BUS的時間控制與光敏控制在邏輯上求與的值。從而達到了控制更精確、更理想的效果。

 

    4.3.4中央工作站

    在值班室設置中央工作站，即設置在大樓監(jiān)控機房的ABB I-BUS智能中控Winswitch軟件平臺顯示的大樓模擬圖，可實時掌握大樓內(nèi)照明設備的運行狀況，及時調整以便合理控制相應區(qū)域的照明，以便節(jié)約能源。

 

    通過中央工作站上運行的模擬控制軟件，工作人員足不出戶即可全盤了解整個大樓內(nèi)受控區(qū)域內(nèi)燈具照明回路的工作狀況。從（圖7）的畫面截圖可清楚的看到其控制范圍和實況。

 

（圖7）

    4.4．系統(tǒng)優(yōu)勢

    （1）數(shù)字化：電器設備的開關量將來源于傳感器(移動探測器、光敏探測器、遙控器、TRITON面板)發(fā)出命令，并通過總線傳送數(shù)字信號給驅動模塊，而不再像傳統(tǒng)方式用開關面板直接對電源進行分合。

 

    （2）經(jīng)濟：本系統(tǒng)采用先進可靠的國際技術，合理配置各種設備，使系統(tǒng)的管理費用及維護費用較低。并通過智能化控制，通過調節(jié)各種設備的負荷水平，從而達到節(jié)省能源成本的目的。

 

    （3）安全：本系統(tǒng)的應用將使控制者或使用者不可能直接接觸強電部位，而是通過亮度、移動物、遙控及24V弱電開關等方式進行控制。

 

    中共陜西省委機關西院綜合樓一層至十二層公共區(qū)域常用照明設備容量52.92kW，應急照明設備容量15.7kW，按每天工作時間為11個小時（早7：30至晚6：30），每月22天計算。

 

    5.1、未安裝系統(tǒng)前全年電費計算：          

    每天消耗電能：52.92×11＝582.12 kWH

    全年消耗電能：582.12×12×22＝153679.68kWH

    按辦公用電每千瓦時1元計算全年支付電費：    153679.68×1＝153679.68元

 

   5.2、安裝系統(tǒng)后全年電費計算：

    按每天工作時間8小時，早晨上班前7：30~8：00保安巡視、衛(wèi)生清潔30分鐘僅開啟總量10%燈具，午休時間12：00~14：00僅開啟總量30%燈具，下午下班后6：00~6：30保安巡視、衛(wèi)生清潔30分鐘僅開啟總量10%燈具，其余工作時間根據(jù)環(huán)境及采光情況開啟80%~100%燈具（按80%燈具計算）。

 

    每天節(jié)約電能：52.92×11－52.92×(0.5×10%＋2×30%＋0.5×10%＋8×80%)＝206.388 kWH

    全年節(jié)約電能：206.388×12×22＝54486.432 kWH

    全年節(jié)約電費支出： 54486.432×1＝54486.432元

    全年節(jié)能率：54486.432/153679.68＝35.5%

 

    5.3、省委綜合樓智能照明系統(tǒng)的經(jīng)濟分析

    從以上的概算有效的節(jié)能是顯而易見的，使用中的成本只需正常運行8年左右即可結余出一次性建安成本投入，再后期后續(xù)運行使用純粹體現(xiàn)凈的節(jié)省成本，不管是從國家的節(jié)能規(guī)范（GB50189-2005《公共建筑節(jié)能設計標準》規(guī)定值 12～19W/M²）要求等各個方面來說均達到比較理想的效果。再從延長燈具使用壽命來說也是比較理想的，燈具損壞的除正常使用壽命外，致命原因是電網(wǎng)過電壓，只要能控制過電壓就可以延長燈具的壽命。智能照明控制系統(tǒng)采用軟啟動的方式，能控制電網(wǎng)沖擊電壓和浪涌電壓，使燈絲免受熱沖擊，燈具壽命得以延長。從而在投入使用后，附加成本的投入也大大降低，所以經(jīng)濟性很強。

 

    筆者通過對中共陜西省委機關西院綜合樓工程采用I-BUS控制的實例分析，可以了解目前主流智能照明總控系統(tǒng)的原理、組成，以及在工程實例中體現(xiàn)出無可比擬的技術先進性、經(jīng)濟優(yōu)越性。與此同時，EIB/KNX已經(jīng)成為國家標準（GB/Z20965-2007）。可以有理由相信：未來的電氣安裝系統(tǒng)必將汲取目前各類總線系統(tǒng)的優(yōu)點，通過更多地向樓宇自控、安全防范等其他智能建筑系統(tǒng)相互滲透、相互融合，并以其更好的靈活性、易用性、開放性、可靠性、經(jīng)濟性、安全性成為標準化、人性化、分散化、網(wǎng)絡化的多功能網(wǎng)絡集成式全分布控制系統(tǒng)。

 

[1]張全林/杜樂. ABB I-BUS EIB/KNX在商業(yè)廣場中的應用

[2]ABB I-BUS EIB/KNX智能建筑控制系統(tǒng)設計手冊

[3]“一種實用的照明控制系統(tǒng)”．《建筑電氣》2003.3

[4]《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ／T16—92

[5]趙德申主編.建筑電氣照明技術.機械工業(yè)出版社，2003.6

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)